10 đột phá về năng lượng mặt trời năm 2021

1. Xe ô tô chạy bằng NLMT

Theo thống kê, phát thải khí nhà kính liên quan đến giao thông vận tải chiếm thị phần không nhỏ, như tại Mỹ là 29%. Xe chạy bằng NLMT (Solar automobiles) sử dụng tế bào quang điện được tích hợp, chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng.

Tiêu biểu cho xe chạy bằng NLMT có sản phẩm của hãng Aptera Motors, Atlis Motor Vehicles, Fisker Inc, Lightyear One và Sono Motors… Các tế bào quang điện dùng cho xe phần lớn là do Hyundai, Tesla và Toyota cung cấp. Ưu điểm của xe NLMT là tiết kiệm xăng và thân thiện với môi trường.

2. Kính NLMT

Kính năng lượng mặt trời (solar glass) thực chất là tế bào quang điện trong suốt, có tác dụng thu thập NLMT mà không cần đến các tấm tạo điện truyền thống. Lợi ích của kính NLMT là làm giảm nhiệt và tạo ra môi trường thân thiện cho ngôi nhà.

Kính NLMT còn giúp làm giảm chi phí điện năng và tiết kiệm năng lượng bằng cách giảm nhiệt tăng trong không gian. Một trong những lý do nó được sử dụng phổ biến là cho phép ánh sáng tự nhiên chiếu vào mà không cần đầu tư vào hệ thống chiếu sáng nhân tạo.

3. Đường NLMT

Đường NLMT (Solar Roads) là một ý tưởng đột phá trong sản xuất năng lượng tái tạo. Những tuyến đường, lối đi bộ lẫn xe đạp trong tương lai có thể tạo ra điện từ năng lượng mặt trời. Những con đường này chịu được áp lực, tạo ra nhiều năng lượng ngay cả khi được bao phủ trong các vật liệu khác và là giải pháp cung cấp năng lượng cho ô tô để giảm thiểu việc sử nhiên liệu hóa thạch.

Đường NLMT đã và đang được xây dựng ở nhiều nơi, như ở Trung Quốc, Pháp và Hà Lan là những nước tiên phong trong lĩnh vực này.

4. Sơn năng lượng mặt trời

Sơn NLMT (Solar Paint) rất đa dạng, như sơn mái nhà, sơn tường… nhưng lại tạo ra điện năng nhờ ánh sáng mặt trời kiêm luôn chức năng sơn phủ thông thường. Về cơ bản sơn NLMT giống như sơn truyền thống nhưng được bổ sung hàng nghìn hạt vật liệu nhạy sáng được nhúng trong đó, giúp nó thu nạp năng lượng nên giảm hóa đơn tiền điện.

Có ba loại sơn NLMT chính là sơn NLMT hydro, được tạo ra thông qua hơi nước của Viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne (RMIT), Australia. Sơn hấp thụ độ ẩm từ không khí và phá vỡ các phân tử nước thành hydro và oxy bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời. Hai là tế bào NLMT chấm lượng tử, hay còn gọi là sơn quang điện, chúng là các chất bán dẫn cực nhỏ có thể hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi thành điện năng. Những chấm này sản xuất ít tốn kém hơn và cũng hiệu quả hơn nhiều so với tấm quang điện mặt trời thông thường. Ba là, sơn NLMT Perovskite, dạng phun, vật liệu perovskite được đặt tên theo nhà khoáng vật học người Nga Lev Perovski.

5. Pin lưu trữ NLMT

Đây không phải là pin điện thông thường mà là pin lưu trữ NLMT trong vài tháng, giải phóng nhiệt theo nhu cầu. Mục đích chính của nó là lưu giữ năng lượng trong thời tiết nắng và dùng cho ngày mưa.

Bức xạ UV được hấp thụ bởi các phân tử cụ thể được kết hợp trong mạng tinh thể. Năng lượng được giải phóng khi vật liệu được hâm nóng. Theo các nhà nghiên cứu, vật liệu này có thể giữ được năng lượng trong hơn 4 tháng, phù hợp cho mục đích sưởi ấm các ngôi nhà vào mùa đông nhờ tích năng lượng trong mùa hè khi sẵn ánh sáng mặt trời.

6. Đèn NLMT không cần ánh nắng

Đèn NLMT không cần ánh nắng (Sunless solar lights) dùng trong điều kiện thời tiết không có ánh nắng mặt trời như ngày mưa và nhiều mây. Đây là sản phẩm của Carvey Ehren Maigue, một sinh viên kỹ thuật điện ở Philippines, có tên gọi là AuREUS (Năng lượng tái tạo cực quang và chuỗi tia UV). Nó gồm một màng NLMT hấp thụ tia UV và các hạt phát quang hữu cơ hấp thụ tia UV và chuyển nó thành ánh sáng nhìn thấy được.

7. Tế bào quang năng siêu mỏng

Tấm quang điện mặt trời siêu mỏng nâng cao hiệu suất lên tới 18% so với 13% như tấm pin NLMT thông thường. Nhờ được cải tiến nên nó có kích thước siêu mỏng, có thể dán vào các công trình xây dựng có mái vòm hoặc hình tròn. Những tấm bạt che cửa ra vào, lều và tấm phủ cửa sổ…, vừa tạo ra điện năng lại có tác dụng trang trí cho ngôi nhà thêm đẹp mắt, ấm cúng.

8. NLMT vũ trụ

Cách tiếp cận này là sử dụng các tấm phản xạ NLMT giống như gương khổng lồ gắn trên các vệ tinh trên quỹ đạo và tập trung năng lượng mặt trời vào các tấm quang điện mặt trời. Chúng chuyển đổi năng lượng thành bức xạ điện từ và truyền trở lại trái đất thông qua một ăng-ten ở dạng laser hoặc vi sóng.

Lợi thế của NLMT vũ trụ là tránh thời gian chết do thời tiết xấu hoặc vào ban đêm. Chỉ 3% ánh sáng mặt trời chiếu tới trái đất trong một tháng mùa đông ở châu Âu, trong khi các vệ tinh trong không gian có thể thu hoạch năng lượng cho 99% thời gian trong năm.

9. Tháp năng lượng gió – mặt trời

Tương lai, sẽ có một trào lưu hay công nghệ mới kết hợp giữa gió và mặt trời để sản xuất điện năng dồi dào, sạch và giá cả phải chăng. Đó là tháp năng lượng gió mặt trời (Solar Wind energy tower), có hình trụ, thường được xây dựng ở khu vực khô nóng.

Tháp năng lượng gió mặt trời là sử dụng sức nóng của mặt trời mà không cần dựa vào các tia nắng trực tiếp của nó. Các hạt nước phun ra từ đỉnh tháp cao làm mát các phân tử không khí xung quanh. Sau đó, không khí lạnh hơn đi qua tòa nhà đến chân đế của nó (không khí nóng bốc lên, không khí mát rơi xuống), tràn vào các đường hầm tuabin gió. Nếu xây dựng ở giữa sa mạc, những tuabin này đảm nhận việc quay máy phát điện, tạo ra một mô hình nhà máy năng lượng hỗn hợp gió/mặt trời khổng lồ, chạy liên tục suốt cả ngày lẫn đêm.

10. Tấm quang điện mặt trời tự phục hồi nhiệt

Tấm quang điện mặt trời tự phục hồi nhiệt (Self-heating solar panels) là sản phẩm của các nhà nghiên cứu tại Đại học York (UoY), Anh hiện đang nghiên cứu, thử nghiệm. Đây là những tấm quang điện có khả năng ‘tự phục hồi’ nếu bị hỏng nên tuổi thọ của nó sẽ được nối dài. Độ tin cậy và độ bền của tế bào quang năng là hai trong số những rào cản lớn nhất của quá trình cải tiến để nâng cao hiệu suất của tấm quang điện mặt trời.

Các tấm quang điện mặt trời hiện có tuổi thọ trung bình từ 25 đến 30 năm, vì vậy việc phát minh ra công nghệ tự phục hồi nhiệt sẽ làm thay đổi “cuộc chơi”.